Тепловой расчет

Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1774

После определения основных размеров тигля рассчитываем мощность тепловых потерь печи, кВт

,

(3.11)

где Р_С – мощность тепловых потерь через боковую поверхность тигля, кВт.

,

(3.12)

где t – температура внутренней поверхности тигля. Принимается равной температуре жидкого металла;

t_НАР – температура наружной поверхности тигля. Принимается равной температуре воды, охлаждающей индуктор (40…60°С);

λ_Т – средняя теплопроводность набивной футеровки тигля,определяется при средней температуре тигля по табл. 3.3;

λ_И – средняя теплопроводность асбестовой изоляции, определяется по табл. 3.3.

Р_П – мощность тепловых потерь через подину тигля, кВт

,

(3.13)

где δ_П1 – толщина первого слоя футеровки подины;

δ_П2 – толщина первого слоя футеровки подины;

λ_П1 – теплопроводность первого слоя футеровки подины;

λ_П2 – теплопроводность второго слоя футеровки подины (для печей емкостью до 1 т допускается по всему объему подины использовать одну набивную массу);

F_п – площадь подины, м²;

F_п – площадь изоляции подины м²;

t_B – температура окружающего воздуха (20⁰С);

Таблица 3.3 – Теплофизические свойства футеровочных материалов

α_к – коэффициент теплоотдачи конвекцией к окружающему воздуху. Определяется по рис. 3.3.

Р_К – мощность тепловых потерь через крышку печи, кВт

,

(3.14)

где t_вн – температура внутренней поверхности крышки. Принимают на 100…150°С ниже температуры расплава;

Рисунок 3.3 – Коэффициент теплоотдачи конвекцией к окружающему воздуху

δ_Т.К – толщина футеровки крышки;

Р_ИЗЛ – мощность тепловых потерь излучением с зеркала ванны через крышку тигля, кВт

,

(3.15)

где с – коэффициент излучения абсолютно черного тела,с=5,77 ;

ε – степень черноты расплава. Принимаем ε = 0,45;

F_ОК – площадь открытого окна.

Ψ – коэффициент диафрагмирования. Определяется по рис. 3.4.

При расчете суммарных потерь коэффициент неучтенных потерь принимают равным _н = 1,15…1,2 [1].

Полезная мощность печи, кВт

,

(3.16)

где М_С – масса единовременного слива металла. При загрузке печи твердой шихтой в тигле оставляют часть жидкого металла для улучшения начального прогрева шихты (остаточная емкость или болото).Относительная остаточная емкость при плавке малогабаритной шихты составляет m₀ = 0,6…0,8.

Масса единовременно сливаемого металла, кг

где с_Ш – средняя удельная теплоемкость шихты в интервале температур от начальной температуры шихты до температуры плавления (определяется по табл. 3.1);

с_Ж – средняя удельная теплоемкость расплава в интервале температур от температуры плавления до температуры перегрева металла(определяется по табл. 3.1);

q_ПЛ – теплота плавления шихты(определяется по табл. 3.1).

1 – круглое отверстие; 2 – квадратное отверстие; 3 – прямоугольное
отверстие с соотношением сторон 2 : 1

Рисунок 3.4 – Значение коэффициента диафрагмирования при различных соотношениях размеров окна

Активная мощность, потребляемая загрузкой, кВт

Тепловой КПД печи

.

(3.19)

Удельная мощность проектируемой печи,

,

(3.20)

где η_Э – электрический КПД печи. При плавке чугуна и стали η_Э = 0,7…0,85; при плавке алюминия η_Э = 0,5…0,6 [1].

Полученное значение Р_У сравниваем с предельным значением удельной мощности Р_УП. Если Р_У превышает Р_УП более чем на 5%, следует увеличить емкость тигля.